CN101801690B - 重型货车的轮胎 - Google Patents

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Abstract

一种重型货车的轮胎(10)，在其胎圈的至少一个中满足以下的条件(A)至条件(C)这三个条件：(A)在直线L1以及轴向方向线之间形成的角大于或等于30°，并且小于或等于60°；(B)在胎体帘布层的外伸部分和胎体帘布层的环绕部分的自由端之间形成的最小距离D小于或等于胎体帘布层的伸出部分和环绕部分之间的最大距离Dmax的50％；(C)所述轮胎还包括轴向地邻近所述胎体帘布层的附加强化帘布层(80)，其中在直线L2以及轴向方向线之间形成的角大于或等于60°，并且在直线L3以及轴向方向线之间形成的角小于或等于30°。

Description

重型货车的轮胎
技术领域
本发明涉及能够承载重型负重的工业车辆的轮胎，所述车辆例如重型货车。本发明更特别地涉及用于这种轮胎的胎圈的设计，其改进了所述胎圈的耐用性。
背景技术
所述的轮胎的“胎圈”是该轮胎的一部分，其提供轮胎和车轮之间的机械连接，其中轮胎被安装在车轮之上，并且所述胎圈还传递驱动和制动力矩。其一般包括环形加强结构(例如胎圈金属丝)，该环形加强结构使轮胎夹紧到车轮的轮辋上。轮胎的胎冠和胎圈之间的连接通过胎体强化构件得以保障，该胎体强化构件锚定在所述的环形加强结构上，这种锚定是通过例如使所述强化构件包装在所述环形加强结构周围而实现的。然后，在胎体强化构件(或者，更具体地，是其“进入”部分，换言之，即所述胎体强化构件的在胎冠和环形加强结构之间运行的部分)和胎体强化构件的被包装在所述环形加强结构周围的部分(在下文中，将表示为术语“环绕部分”)之间的空间被坚硬的橡胶混合物所填充，该橡胶混合物一般被称为“胎圈填充物”。“胎圈填充物”的这一表述表示一种至少包括弹性体和填充物的橡胶混合物。
当所述轮胎承受过重负载并且发生转动时，所述胎圈形成了周期性地承受重压的部分区域。因为所述胎圈的抗磨损的能力是所述轮胎的耐用性的关键因素，所以改进所述胎圈的耐用性就已经成为了众多研究的努力目标。特别地，已经发现，胎圈的磨损通常发生在所述胎体强化构件的自由端。有两个特定的因素导致了这种现象。
首先，轮胎的胎圈可能会暴露于高温之下，因为所述胎圈设置在刹车系统附近，而刹车系统可能会导致轮辋升温。最高的温度出现在所述胎圈填充物的中间。如果所述胎体强化构件的一端设置在该区域中，则在该强化构件和在其周围的橡胶混合物之间可能会发生分离。为了克服这个问题，已经提出一种方案，使得所述胎体强化构件的端部远离该区域，这是通过径向向外延伸其环绕部分而实现的(即，从而所述端部更加远离所述轮胎的旋转轴线)。
其次，所述轮胎的负载会导致所述胎圈的变形，而这种变形也可能导致易于引起损坏发生的升温。承受最重的机械压力的区域轴向地位于所述胎圈填充物的中心的外侧。(在轮胎上的两点中，当一个点更加远离垂直于所述轮胎的旋转轴线并且位于每一胎圈的所述环形加强结构之间的中间位置的平面时，这一点被认为处于另一点的“轴向外侧”。)这一问题可以通过缩短所述的环绕部分以及通过使用附加的强化支架而对所述胎圈进行强化而解决，其中所述的强化支架轴向地位于所述胎圈填充物的外侧。每一附加的强化支架包括至少一条绳索，该绳索轴向地在所述胎体强化构件的所述环绕部分的外侧上延伸。
因此，存在两种不同的途径来通过使所述胎体强化构件的端部远离温度最高以及机械压力最大的区域来改进所述胎圈的耐用性：一种途径是使所述环绕部分发生延伸，从而所述胎体强化构件的所述端部径向地位于这些区域的外侧(轮胎上的两点，当其中一点更加远离所述轮胎的旋转轴线时，这一点被认为是径向地位于另一点的外侧)；另一种途径是使其缩短，在这种情况下，所述胎体强化构件的端部径向地位于这些区域的内侧。
第一种途径的缺点是，其需要提供相当长的环绕部分，这还意味着所述胎体强化构件的进入部分和所述环绕部分的端部之间的距离减小了。结果是，当裂缝出现在所述环绕部分的端部中时，在其达到轮胎的外表面之前，其将会到达进入部分。换言之，所述缺点直到裂缝到达进入部分之后的某一时刻才会变得明显。
第二个途径，对于这一部分来说，使得所述轮胎更加难于制造：当所述胎体强化构件包围在所述环形加强结构周围时，这种包围并不像使用更短的环绕部分那样易于实现；没有足够的可用长度来将所述胎体强化构件折叠。另外，存在所述胎体强化构件不充分锚定并且更加容易自己打开的风险。
已经提出一种方法来解决这个问题，即，将所述端部环绕在所述胎圈金属丝周围，使得其能够提高所述胎体强化构件的环绕部分和所述胎圈填充物之间的交界面积，而同时防止该胎体强化构件的端部处于高热机应力的区域中。文件US 6,736,177、US 2006/0196591、US2006/0207710和US 2007/0056673公开了这种途径的各个实施例。这种技术方案的主要缺点在于其极大地增大了生产工艺的复杂性。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种具有改进了的耐用性的轮胎，这种轮胎不会使生产工艺的难度增大。
这一目的通过一种重型货车的轮胎得以实现，这种重型货车的轮胎将被安装在具有倾斜轮座的轮辋上，所述轮辋被称为“斜坡式”或“井基式”轮辋，其轮座通过轮辋钩部而延伸，所述轮辋钩部在径向截面中包括表现为圆弧形式的一部分，所述轮胎包括：
-胎冠；
-两个胎圈，每一胎圈包括环形加强结构；以及
-至少一个径向胎体强化构件，其从一个胎圈延伸至另一胎圈，并且通过环绕在所述环形加强结构周围而锚定在所述的两个胎圈中，从而在每一胎圈中形成进入部分和环绕部分；
所述轮胎按照以下方式设计：当所述轮胎安装到所述轮辋上并且被充气时，在所述胎圈的至少一个中满足以下的条件(A)至条件(C)这三个条件：
(A)在以下直线之间形成角α(alpha)：
-直线L1，该直线L1连接以下两点：
(i)形成所述轮辋钩部的所述圆弧的中心，以及
(ii)所述胎体强化构件的所述环绕部分的径向最外点；以及
-轴向方向线，
所述角α(alpha)大于或等于30°的第一角α1，并且小于或等于60°的第二角α2，所述角α(alpha)从所述直线L1开始沿顺时针的方向进行测量；
(B)在以下部分之间形成最小距离D：
-所述胎体强化构件的进入部分，以及
-所述胎体强化构件的环绕部分的自由端，
所述最小距离D小于或等于所述胎体强化构件的所述进入部分和所述环绕部分之间的最大距离Dmax的50％，该距离在平行于L1的方向上进行测量；以及
(C)所述轮胎还包括轴向地邻近所述胎体强化构件的附加强化支架，其强化构件相对于圆周方向倾斜的角度小于45°，并且其中在以下直线之间形成第三角β：
-直线L2，该直线L2连接以下两点：
(i)形成所述轮辋钩部的圆弧的中心，以及
(ii)所述附加强化支架的径向最外点；以及
-所述轴向方向线，
所述的第三角β大于或等于所述的第二角α2，并且在以下直线之间形成第四角γ：
-直线L3，该直线L3连接以下两点：
(i)形成所述轮辋钩部的圆弧的中心，以及
(ii)所述附加强化支架的径向最内点；以及
-所述轴向方向线，
所述第四角γ小于或等于所述的第一角α1。
已经发现，根据本发明的轮胎具有优良的耐用性。这一结果看来是由于以下事实而产生的，所述胎体强化构件的所述环绕部分的所述自由端在热机压力较小的区域中，没有任何必要使用轴向地位于所述胎圈填充物的外侧的附加强化支架(这一附加强化支架有时被称为“加固物”)来对所述胎圈进行强化。需注意的是，如果提供了这种加固物，其将会轮流暴露于所述的高压力特征的区域。轴向地邻近所述胎体强化构件的附加强化支架的出现周全地弥补了加固物的缺失。由于非常短的或环绕所述环绕加强结构的环绕部分所引起的制造难度也可以避免。
优选地，轴向地邻近所述胎体强化构件的所述进入部分的所述附加强化支架位于所述胎体强化构件的所述进入部分和所述轮胎的内表面之间。所述的“所述轮胎的内表面”在此理解为表示将要与填充气体接触的所述轮胎的表面。这一实施例的优点在于，其避免了将强化支架的端部引入到机械形变较大和热应力较大的区域。
根据可选实施例，轴向地邻近所述胎体强化构件的所述进入部分的所述附加强化支架位于所述胎体强化构件的所述进入部分和所述轮胎的外表面之间。所述的“所述轮胎的外表面”在此理解为表示当所述轮胎安装到所述轮辋上且充气时能够自由触及的轮胎的表面。这一可选实施例的优点在于，其简化了制造方法。
根据优选实施例，所述最小距离D小于Dmax的25％。这一实施例的优点在于以下事实，所述环绕部分更加难于打开。
优选地，所述附加强化支架的所述强化构件相对于圆周方向倾斜的角度小于5°。因此，所述强化构件像胎圈金属丝一样发挥作用，从而改进了轮胎的牢固性。
根据一个优选实施例，在两个胎圈中均满足条件(A)至条件(C)。例如这种情况的对称布置简化了所述轮胎的设计以及制造方法。
所述附加强化支架可以由多条绳索形成，这些绳索位于以所述轮胎的旋转轴线为中心的圆上，但是同样可能的是，所述的附加强化支架通过将一条或多条绳索布置为环绕在所述轮胎的旋转轴线周围而形成。所述的一条或多条绳索特别地可以分离，也就是说被切碎(这一工序特别地可以在铺设的时候完成)，从而每一圈的缠绕包括多段圆弧，因此优化了所述轮胎成形时的材料的运动，并且使得所述轮胎更加易于制造。
根据有利实施例，所述最小距离D大于3mm。因此，能够避免所述进入部分和所述环绕部分间距过小，因为这一间距将易于引起形成裂缝。
附图说明
图1示出了现有技术的轮胎的一部分的径向截面视图，该轮胎安装在“斜坡式”或“井基式”轮辋上。
图2示出了图1的细节。
图3示出了的根据本发明的轮胎的一部分的径向截面视图。
图4示出了图3中描述的方案的可选实施例，其具有附加强化支架的不同位置。
具体实施方式
图1以径向截面的方式示出了根据现有技术的轮胎10的一部分，该轮胎安装在轮辋100上，该轮辋100具有轮座110，其相对于轴向方向线倾斜15°的角度。轮座110通过轮辋钩部120轴向地朝向外侧延伸，这一轮辋钩部120包括表现为圆弧形式的部分。这一圆弧的半径R也予以标明。所述轮胎10包括具有束带21的胎冠20，胎面处于所述胎冠20之上。其还包括两个侧壁30和两个胎圈40，每一胎圈40具有环形加强结构50，在此该环形加强结构50表现为胎圈金属丝的形式，其由橡胶混合物所制成的“胎圈芯51”所包围。所述轮胎10还包括胎体强化构件60，其从一个胎圈40延伸到另一胎圈，并且其通过卷边而锚定在两个胎圈40的每一者中。在每一胎圈中，因此能够在所述胎体强化构件60的两个部分之间发现区别：“进入部分”61，其对应于将胎圈40连接于胎冠20的胎体强化构件的部分；“环绕部分”62，其将所述的强化构件锚定在环形加强结构50之上。在本文件的上下文中，在所描述的胎圈中的进入部分61和环绕部分62之间的界线被认为由胎体强化构件60与垂直于轮胎的旋转轴线且通过所述胎体强化构件60的径向最内点的平面(未描述)之间的交叉构成。
在胎体强化构件60的径向的内侧，所述轮胎10还包括强化支架80，其由多条绳索形成，这些绳索均位于以轮胎的旋转轴线为中心的圆上，并且在径向内端部81和径向外端部82之间延伸，其中径向内端部81在此基本上位于环形加强结构50的径向最外部分的位置。为了实现本发明的目的，所述绳索可以以相对于圆周方向的-45°到+45°之间的角度倾斜。然而，这一角度优选地在-5°到+5°之间，因为这样的话强化支架80的所述绳索像附加的胎圈金属丝一样发挥作用。
“胎圈填充物”54由至少一种橡胶混合物形成，其位置也在图1中标出，其界限(limit)在图中用虚线标出。
图2示出了图1的轮胎的细节，并且示出了一些参数以用于表示根据现有技术的轮胎和根据本发明的轮胎之间的区别。所有这些参数在轮胎10安装到轮辋100上并且充气至其工作压力时得以确定。
附图标记121表示形成轮辋钩部的圆弧(半径为R)的中心。附图标记63表示胎体强化构件60的环绕部分62的径向最外点。直线L1将中心121连接到点63。其与轴向方向线200形成角α(alpha)。在本文件的上下文中，这个角度从直线L1开始而在顺时针方向上测量。在此情况下，角度α测得为58°。
在胎体强化构件的进入部分61和环绕部分62的自由端之间的最小距离表示为D。进入部分61和环绕部分62之间的最大距离在平行于L1的方向上测得，其表示为Dmax。在所描述的轮胎中，比例D/Dmax为60％。
还有两个角度仍需要被限定：使L2成为连接形成轮辋钩部120的圆弧的中心121和附加强化支架80的径向最外点82的直线。那么，角度β(beta)则成为在该直线L2和轴向方向线200之间形成的角。同样地，如果L3表示连接形成轮辋钩部120的圆弧的中心121和附加强化支架80的径向最内点81的直线，则角γ(gamma)被定义为形成于直线L3和轴向方向线200之间的角度。在这两种情况下，所述角度在从相关直线(L2或L3)开始的顺时针方向上测量。在此情况下，β(beta)具有接近角度α(alpha)的值，即57°，而γ(gamma)的值则测量为14°。
图3示出了根据本发明的轮胎的一部分的径向截面视图。胎冠和侧壁和图1中的轮胎10的相应部分相同，只是胎圈发生了变化：环绕部分62进一步绕胎圈金属丝发生环绕。
在根据本发明的轮胎中，环绕部分62的端部导致上文所限定的角α(alpha)的范围在30°的角α1(alpha 1)和60°的角α2(alpha 2)之间。根据有利的实施例，角α(alpha)的范围在40°的角α1(alpha 1)和50°的角α2(alpha 2)之间。在此情况下，角α(alpha)为48°。因此，满足条件(A)。
最小距离D小于距离Dmax的50％的值D1。距离胎体强化构件的距离为D1的所有点的边界由曲线91所限定。在所描述的轮胎中，比例D/Dmax为20％。因此，也满足了条件(B)。
最后，根据本发明的轮胎包括附加强化支架80。与图1中的轮胎不同，这种附加强化支架80在更宽的区域上延伸，这通过以下事实所昭示，角β(beta)在此为78°，其大于角α2(alpha 2)，角γ(gamma)在此为14°，其小于角α1(alpha 1)。因此，也满足了条件(C)。
图3中所描述的轮胎对应的是优选的实施例，其中距离D为6mm，其大于3mm的最小距离D2。距离胎体强化构件60的进入部分61为最小距离D2的所有点的边界由曲线92所限定。因此，深色区域95表示这样的区域，其中胎体强化构件的环绕部分62的自由端可以设置成满足条件(A)至条件(C)，并且最小距离D大于或等于D2。
图4示出了与图3中相同的视图。然而，径向地接近胎体强化构件的进入部分61的附加强化支架80位于轮胎的进入部分61和外表面之间。
比较行车测试已经证明，根据图3的轮胎(具有295/60 R22.5的尺寸)具有比根据图1的轮胎(相同的尺寸)更久的耐用性。这一改进在“升温轮辋”测试的过程中被证实，其中根据温度的胎体强化构件的抗打开性能被证实较好(提高20％)，并且也在“胎圈破坏”测试(其包括在极端条件下使轮胎工作，从而增大挠曲变形，并且使得破坏被引入到胎体强化构件或者任何附加强化支架的环绕部分的端部)的过程中被证实，其中对于行车距离来说耐用性的改进为大约90％(从27000km增加到52000km)。

Claims (10)

1.一种重型货车的轮胎(10)，其设计成安装在具有倾斜轮座(110)的轮辋(100)上，所述轮座通过轮辋钩部(120)而延伸，所述轮辋钩部(120)在径向截面中包括表现为圆弧形式的一部分，所述轮胎包括：
胎冠(20)；
两个胎圈(40)，每一胎圈包括环形加强结构(50)；以及
至少一个径向胎体强化构件(60)，其从一个胎圈延伸至另一胎圈，并且通过环绕在所述环形加强结构周围而锚定在所述的两个胎圈中，从而在每一胎圈中形成进入部分(61)和环绕部分(62)；
所述轮胎按照以下方式设计：当所述轮胎安装到所述轮辋上并且被充气时，在所述胎圈的至少一个中满足以下的条件(A)至条件(C)这三个条件：
(A)在以下直线之间形成角α(alpha)：
(a)直线L1，该直线L1连接以下两点：
(i)形成所述轮辋钩部(120)的所述圆弧的中心(121)，以及
(ii)所述胎体强化构件的所述环绕部分的径向最外点(63)；
以及
(b)轴向方向线(200)，
所述角α(alpha)大于或等于30°的第一角α1，并且小于或等于60°的第二角α2，所述角α(alpha)从所述直线L1开始沿顺时针的方向进行测量；
(B)在以下部分之间形成最小距离D：
(a)所述胎体强化构件的进入部分(61)，以及
(b)所述胎体强化构件的环绕部分(62)的自由端，
所述最小距离D小于或等于所述胎体强化构件的所述进入部分和所述环绕部分之间的最大距离Dmax的50％，该最大距离Dmax在平行于L1的方向上进行测量；以及
(C)所述轮胎还包括轴向地邻近所述胎体强化构件的附加强化支架(80)，其强化构件相对于圆周方向倾斜的角度小于45°，并且其中在以下直线之间形成第三角β：
(a)直线L2，该直线L2连接以下两点：
(i)形成所述轮辋钩部(120)的圆弧的中心(121)，以及
(ii)所述附加强化支架的径向最外点(82)；以及
(b)所述轴向方向线(200)，
所述的第三角β大于或等于所述的第二角α2，并且在以下直线之间形成第四角γ：
(a)直线L3，该直线L3连接以下两点：
(i)形成所述轮辋钩部(120)的圆弧的中心(121)，以及
(ii)所述附加强化支架的径向最内点(81)；以及
(b)所述轴向方向线(200)，
所述第四角γ小于或等于所述的第一角α1。
2.如权利要求1所述的重型货车的轮胎，其中轴向地邻近所述胎体强化构件的所述进入部分(61)的所述附加强化支架(80)位于所述胎体强化构件的所述进入部分和所述轮胎的内表面之间。
3.如权利要求1所述的重型货车的轮胎，其中轴向地邻近所述胎体强化构件的所述进入部分(61)的所述附加强化支架(80)位于所述胎体强化构件的所述进入部分和所述轮胎的外表面之间。
4.如权利要求1至3任一项所述的重型货车的轮胎，其中所述最小距离D小于Dmax的25％。
5.如权利要求1至4任一项所述的重型货车的轮胎，其中所述附加强化支架(80)的所述强化构件相对于圆周方向倾斜的角度小于5°。
6.如权利要求1至5任一项所述的重型货车的轮胎，其中在两个胎圈中均满足条件(A)至条件(C)。
7.如权利要求1至6任一项所述的重型货车的轮胎，其中所述附加强化支架(80)由多条绳索形成，这些绳索位于以所述轮胎的旋转轴线为中心的圆上。
8.如权利要求1至6任一项所述的重型货车的轮胎，其中所述的附加强化支架(80)通过将一条或多条绳索布置为环绕在所述轮胎的旋转轴线周围而形成。
9.如权利要求8所述的重型货车的轮胎，其中所述的一条或多条绳索分离，从而每一圈的缠绕包括多段圆弧。
10.如权利要求1至9任一项所述的重型货车的轮胎，其中所述最小距离D大于3mm。
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